AUTOSAR架构的CAN通讯

Posted 2023-02-17 Eliot_shao

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1. AUTOSAR概念

关于AUTOSAR概念之类的内容不在此展开，权威资料请参见AUTOSAR官网。

引自：AUTOSAR
AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture) is a worldwide development partnership of vehicle manufacturers, suppliers, service providers and companies from the automotive electronics, semiconductor and software industry.
宏观地介绍可参见：autosar.org/fileadmin/A

2. AUTOSAR软件分层架构

AUTOSAR架构在三个软件层之间划分出最高的抽象层：应用层（Application Layer, ASW），运行时环境（Runtime Environment, RTE）和底层软件（Basic Software, BSW），三者均在微控制器上运行。这里我们主要关注的是底层软件，它进一步分层为：服务层，ECU抽象层，微控制器抽象层和复杂驱动，如图1所示。

图1 AUTOSAR架构，引自[1]

每层按功能组继续划分，如图2所示。

图2 基于功能划分的AUTOSAR架构，引自[1]

本系列文章的主题是CAN通讯，即属于通讯功能，对该功能再按模块细分，如下图3所示。其中CAN通讯的核心模块有4个：COM模块，PDU Router模块， CAN Interface模块和CAN Driver模块。

图3 AUTOSAR通讯模块，引自[1]

3. CAN接收

回顾之前文章 menghuyouyou：CAN通讯系列--CAN总线基础3 ，根据ISO 11898-1标准可知，CAN接收功能需要使用通知（Indication）服务，那么怎么基于AUTOSAR架构实现呢？总的来说，AUTOSAR架构的CAN接收的软件实现流程图如下图4所示：

图4 CAN接收的流程图

具体过程描述如下：

1. BSW调度器周期性调用CAN Driver模块的Can_MainFunction_Read函数；

2. CAN Driver模块的Can_MainFunction_Read函数将访问CanController（硬件）的寄存器，如前面文章所述的仲裁寄存器，数据寄存器和数据长度寄存器，并读取这些寄存器的数据；

3. 数据读取结束后，这时继续调用CAN Interface模块的CanIf_RxIndication函数，这样数据从CAN Driver模块传给了上一层的CAN Interface模块；

4. CAN Interface模块再调用PduR模块的PduR_RxIndication函数，将数据传到PduR模块；

5. PduR模块路由到Com模块，调用Com_RxIndication函数，将数据传到Com模块，Com模块将会把数据存入其缓存，供应用层软件读取使用。

上述第2步为什么需要读取仲裁寄存器，数据寄存器和数据长度寄存器？这是因为ISO 11898-1标准规定了LLC数据帧的格式（id，数据长度和数据3段），当然还需要根据对应的芯片手册定义来访问其他的寄存器，最终保证读取数据的有效性。

另外再根据ISO 11898-1标准说明本文及之后内容，如下图5的红线之上部分。上述的4个核心模块，除了CAN Driver能够访问或配置硬件，其他模块均不能。它们之间将通过数据协议单元（PDU）形式实现数据传输，这些内容后面文章会进行详细介绍。

图5 协议层交互，引自ISO11898-1

4. CAN发送

CAN发送功能需使用请求（Request）服务和确认（Comfirmation）服务，AUTOSAR架构的CAN发送功能如下图6、7所示。

图6 CAN发送的流程图

图6描述了数据发送的具体过程，即：

1. BSW调度器周期性调用Com模块的Com_MainFunction_Tx函数，Com模块将从其缓存器中读取需发送的数据；

2. Com模块的Com_MainFunction_Tx函数将调用PduR模块的PduR_ComTransmit函数，将数据传给PduR模块；

3. PduR模块路由到CAN Interface模块，调用CanIf_Transmit函数，这样数据从PduR模块传给了下层的CAN Interface模块；

4. CAN Interface模块再调用Can Driver模块的Can_Write函数，将数据写入相应的寄存器；

5. 与CAN接收功能一样，Can_Write函数将访问仲裁，数据长度和数据寄存器，将数据写入。

图7描述了数据发送后的确认过程，即：

1. BSW调度器周期性调用CAN Driver模块的Can_MainFunction_Write函数；

2. CAN Driver模块的Can_MainFunction_Write函数将访问CanController（硬件）有关寄存器，读取有关数据供向上层确认；

3. 数据读取结束后，这时继续调用CAN Interface模块的CanIf_TxComfirmation函数，这样数据从CAN Driver模块传给了上层的CAN Interface模块；

4. CAN Interface模块再调用PduR模块的PduR_TxConfirmation函数，将数据传到PduR模块；

5. PduR模块路由到Com模块，调用Com_TxConfirmation函数，确认发送状态。

图7 CAN发送确认的流程图

5. 小结

CAN发送和接收暂时留下了非常多的概念和内容未做解释，本文主要目的在于让大家很迅速地了解AUTOSAR架构下的CAN接收与发送的软件实现过程，先有一个大致的理解就行。

当然对于没有接触过AUTOSAR知识的人来说很陌生，上述内容很抽象，很难懂。因为这些内容都来源于下图8所示的AUTOSAR文档，所以想要掌握AUTOSAR架构的CAN通讯，则不得不去认真研读这些文档，当然最好能结合实际的项目代码或者能使用AUTOSAR配置工具。

图8 CAN通讯有关的AUTOSAR文档

为了让大家明白上述内容，了解这些AUTOSAR文档，接下来的文章将会借助这些文档尽可能详细地介绍AUTOSAR的CAN通讯软件实现。